Deșeuri în energie , W2E este un proces de generare de energie electrică și termică ca urmare a incinerării deșeurilor . Deșeurile solide municipale care au fost pre-sortate sunt folosite drept combustibil . Construirea și funcționarea unor astfel de întreprinderi este adesea considerată ca un element al unui sistem integrat de management al deșeurilor care poate reduce riscurile de mediu și poate reduce daunele asupra mediului asociate cu eliminarea deșeurilor nereciclabile în depozitele de gunoi. Instalațiile moderne de transformare a deșeurilor în energie sunt foarte diferite de incineratoarele , care foloseau deșeuri nesortate și generau electricitate extrem de limitată.
Înainte de Revoluția Industrială din secolele XVIII-XIX, oamenii foloseau în viața de zi cu zi obiecte naturale care puteau fi arse sau lăsate să putrezească . Eliminarea deșeurilor menajere a existat de-a lungul istoriei omenirii, adesea deșeurile de lemn au fost folosite ca lemn de foc . Situația a început să se schimbe în perioada industrializării , când produsele fabricate din materiale sintetice care nu sunt supuse descompunerii naturale au început să se răspândească în viața de zi cu zi în țările din Europa și America de Nord , volumul producției și consumului lor a crescut, iar omenirea a început să producă din ce în ce mai mult gunoi [1] [2] .
În 1874, prima fabrică de incinerare a deșeurilor din lume a fost construită în Nottingham , iar apoi prima fabrică de abur a fost construită acolo , unde gunoiul a fost folosit drept combustibil - așa a găsit pentru prima dată incinerarea deșeurilor industriale utilizarea energetică. În 1880, primul incinerator din Statele Unite a fost construit la New York . Cu toate acestea, până în anii 1960, incinerarea în Statele Unite se practica în principal în instalații în afara rețelei, iar instalațiile specializate nu erau obișnuite. În plus, la sfârșitul secolului al XIX-lea, în orașele americane erau construite incineratoare în blocuri de locuințe, care erau folosite și pentru încălzirea lor [1] [2] .
În Europa continentală, Franța a fost prima țară care a introdus incinerarea deșeurilor industriale . Primul incinerator francez a fost construit lângă Paris în 1893, iar în 1896, primul incinerator din lume cu tocător a fost pus în funcțiune la Saint-Ouen . În 1930, în Elveția a fost dezvoltat un cuptor cu grătar pentru incinerarea deșeurilor stratificată - aceasta a fost o tehnologie fundamental nouă de incinerare a deșeurilor, care a făcut posibilă abandonarea utilizării păcurului și a cărbunelui ca combustibil pentru a distribui uniform temperatura în cuptor, care a redus costul incinerării deșeurilor, precum și a crescut eficiența acestora. În 1933, prima centrală termică de incinerare din lume a fost deschisă la Dordrecht , în Țările de Jos . În anii 1970, incinerarea deșeurilor a primit o nouă rundă de dezvoltare în urma crizei energetice globale , când prețurile petrolului au crescut semnificativ. Gunoiul la acea vreme a început să fie din ce în ce mai mult considerat un combustibil pentru producerea de căldură și energie electrică [2] .
Agenția Internațională pentru Energie numește gestionarea deșeurilor energetice cu tehnologia controlată de incinerare la temperatură ridicată și control al poluării cea mai bună alternativă la depozitele de gunoi de deșeuri. Se observă că deseori gropile de gunoi pentru eliminarea deșeurilor nu respectă standardele sanitare și devin un loc de ardere necontrolată a deșeurilor, ceea ce afectează negativ calitatea aerului. În același timp, utilizarea energiei este în primul rând o parte a sistemului de management al deșeurilor, și nu o soluție energetică, deși poate contribui la diversificarea aprovizionării cu energie [3] .
După cum subliniază agenția, reciclarea energiei ar trebui implementată numai în cadrul ierarhiei mai largi a gestionării deșeurilor în domeniile prevenirii, pregătirii pentru reutilizare, reciclarii, valorificării și eliminării. Acest lucru necesită autorităților municipale să efectueze o planificare cuprinzătoare de gestionare a deșeurilor pentru a maximiza potențialul de reutilizare și reciclare a materialelor înainte de recuperarea energiei. În plus, este necesară o infrastructură suficientă de colectare a surselor și de segregare pentru a se asigura că incineratoarele primesc combustibil cu un conținut adecvat de energie și umiditate [3] .
Există diferite puncte de vedere cu privire la dacă gunoiul poate fi considerat o sursă de energie regenerabilă, iar incinerarea lui o reciclare. O parte semnificativă a deșeurilor menajere este biomasa formată de plante care utilizează CO₂ atmosferic. Dacă aceeași cantitate de plante este crescută din nou, atunci o cantitate egală de carbon va fi din nou îndepărtată din atmosferă. Din aceste motive, într-un număr de țări, substanțele organice incinerate sunt considerate o sursă de energie regenerabilă , spre deosebire de substanțele petrochimice incinerate. În Rusia, Legea federală din 26 martie 2003 nr. 35-FZ „Cu privire la industria energiei electrice” definește că energia regenerabilă include „biomasa, inclusiv plantele special cultivate pentru producerea de energie, inclusiv copacii, precum și deșeurile de producție și consum, cu excepția deșeurilor obținute în procesul de utilizare a materiilor prime și combustibililor hidrocarburi, a biogazului, a gazelor emise de deșeurile de producție și consum în haldele de astfel de deșeuri, a gazelor generate în minele de cărbune. Astfel, atunci când ne referim la SRE, nu se ia în considerare clasa de pericol a deșeurilor și a emisiilor de gaze cu efect de seră [4] .
La mijlocul anilor 2010, în lume existau peste 2.200 de fabrici W2E [5] .
Conform estimărilor Agenției Internaționale pentru Energie în 2014, peste 30 de milioane de tone echivalent petrol din energie primară au fost produse din RSU în întreaga lume , ceea ce a reprezentat aproximativ 0,2% din producția sa în ansamblu. Cu toate acestea, ponderea RSU în mixul energetic global a crescut constant în ultimele decenii. Astfel, în perioada 1994-2014, producția de energie din RSU a crescut de 2,6 ori [4] .
Centralele W2E se caracterizează prin capitaluri mai mari (de 9 ori mai mari decât centralele termice pe gaz noi) și costuri de exploatare (de 20 de ori mai mari decât centralele termice noi). Pentru finanțarea și susținerea acestora în diferite țări, sunt utilizate diverse mecanisme și combinații de subvenții intersectoriale și interteritoriale pentru eliminarea deșeurilor, precum și în detrimentul consumatorilor industriali și privați ai energiei electrice generate. Pot exista destul de multe metode de stimulare a incinerării deșeurilor în scopuri energetice. În unele țări, există „tarife de alimentare verzi” pentru energia electrică produsă din biomasă (inclusiv deșeurile organice municipale); în unele, incinerarea RSU este stimulată (de exemplu, China a introdus măsuri de stimulare la nivel provincial și oraș). Alte state aplică tarife diversificate pentru depozitarea deșeurilor. De exemplu, Norvegia încurajează arderea deșeurilor biodegradabile la centralele termice sau cazanele din cauza diferitelor tarife pentru eliminarea deșeurilor: îngroparea a 1 tonă de deșeuri biodegradabile la o groapă de gunoi este cu 65% mai scumpă decât alte tipuri de deșeuri [6] .
În Uniunea Europeană , eliminarea energetică a deșeurilor este considerată ca parte a măsurilor de realizare a obiectivelor stabilite de Comisia Europeană în Directiva privind depozitul de deșeuri: până în 2025, nu mai mult de 25% din RSU ar trebui să meargă la groapa de gunoi și nicio rampă de gunoi. de deșeuri reciclabile (inclusiv materiale plastice, hârtie, metale, sticlă și deșeuri biologice) [7] . Confederația Europeană a Uzinelor W2E (CEWEP) în 2015, într-o scrisoare deschisă către Comisia Europeană, a declarat că reciclarea energetică a deșeurilor ar putea reduce dependența de importurile de gaze naturale din Rusia (în 2012, 28 de țări UE au importat 107 miliarde m³, deșeuri). incinerarea la acea vreme era echivalentă cu 19% din aceste livrări) [8] . Prevalența incinerării deșeurilor variază considerabil între țări, fiind foarte mare într-un număr de țări dezvoltate (în principal în Europa de Nord și de Vest ). Conform datelor CEWEP pentru 2017, Finlanda este liderul european în incinerarea deșeurilor , trimițând 58% din deșeuri pentru reciclarea energetică, urmată de Danemarca , Suedia și Norvegia cu 53% și Elveția cu 47%. În Germania , Austria , Franța și Italia, această cifră este de aproximativ 20-40%. Media pentru cele 28 de țări UE a fost de 28% [9] .
În Rusia, aproximativ 97% din RSU sunt trimise la gropile de gunoi. RT-Invest intenționează să pună în funcțiune 5 noi centrale cu o capacitate instalată de 325 MW până la sfârșitul anului 2023. În mai 2020, consorțiul Rostec , Rosatom și VEB.RF a anunțat în mai 2020 lansarea unui proiect de construire a altor 25 de centrale W2E pentru a crea o utilizare totală de 18 milioane de tone de „cozi” nereciclabile (15-20% din masa RSU) [10] [11] [12] .
În Statele Unite , în 2017, 12,7% din toate RSM au fost arse pentru a genera energie, 52,1% din DSM au ajuns în gropile de gunoi. În 2018, 68 de centrale americane au generat aproximativ 14 miliarde kWh de energie electrică prin arderea a 29,5 milioane de tone de DSU combustibile. Aproximativ 90% din instalații au fost construite între 1980 și 1995 [13] [14] .
În țările asiatice , pe fondul urbanizării rapide și al creșterii anuale a populației și cantității de deșeuri solide, guvernele promovează diverse programe de reciclare a energiei. Obiectivele de stat ale Chinei implică procesarea a jumătate din RSU în fabricile W2E în 2020. În 2018, Agenția Internațională pentru Energie a prezis că până în 2023, capacitatea instalată a întreprinderilor chineze de eliminare a deșeurilor energetice ar putea ajunge la 13 GW, iar până în 2025 centralele vor putea procesa 260 de milioane de tone de RSU. Sprijinul pentru întreprinderi este oferit prin acordarea de împrumuturi la rate mici și impozitare preferențială. Implementarea întreprinderilor W2E în India a fost lentă, cu o capacitate de puțin sub 300 MW instalată la sfârșitul anului 2017, iar cea mai mare fabrică din țară (24 MW) a fost pusă în funcțiune la New Delhi abia în 2017. Unul dintre factorii semnificativi care împiedică dezvoltarea industriei este calitatea scăzută a deșeurilor și puterea lor calorică scăzută. În Thailanda , ca parte a Planului de Dezvoltare a Energiei Alternative, a fost stabilit un obiectiv pe termen lung - până în 2036 de a aduce capacitatea instalată a întreprinderilor de procesare a deșeurilor la 550 MW. Pakistan , Vietnam și Indonezia stimulează crearea de noi întreprinderi printr-un tarif garantat pentru energie electrică [3] .
Gradul de impact al instalațiilor de incinerare a deșeurilor asupra mediului depinde în mare măsură de respectarea regulilor de ardere a RSE, care includ: sortarea deșeurilor înainte de ardere, îndepărtarea componentelor incombustibile și predispuse la descompunere din acestea; menținerea temperaturii necesare în cuptoare în timpul procesului de ardere; verificarea obligatorie a cenușii pentru leșiere înainte de eliminarea acesteia; postarderea secundară a gazelor. În același timp, prezența unui anumit procent de emisii atmosferice de la instalațiile de incinerare a deșeurilor rămâne inevitabilă [15] [1] [16] .
Centralele W2E produc mai puțină poluare a aerului decât centralele termice pe cărbune , dar mai mult decât pe bază de gaze naturale [17] .
Cu eliminarea termică, practic tot carbonul conținut în gunoi intră în formă gazoasă și intră în atmosferă sub formă de dioxid de carbon . În același timp, există proiecte de reducere a emisiilor de gaze și de reducere a amprentei globale de carbon . În 2019, în Duiven , Țările de Jos , dioxidul de carbon de la uzina locală W2E a fost furnizat industriei cu efect de seră, ceea ce a redus emisiile de CO₂ cu 15% [18] .
În cazul în care aceeași cantitate de gunoi ajunge la depozitul de gunoi , nu doar o parte din dioxidul de carbon va intra în atmosferă, ci și aproximativ 62 m³ de metan vor fi eliberați ca urmare a descompunerii anaerobe a materiei organice . Metanul este de 28 de ori mai puternic ca gaz cu efect de seră și, la acel volum, are un efect de seră de peste două ori mai mare decât dioxidul de carbon. În cazul depozitelor de deșeuri, o jumătate de măsură este captarea parțială a gazelor de depozit și arderea ulterioară a acestuia. Cu toate acestea, conform unor estimări, în Statele Unite, în 1999, metanul din depozitul de deșeuri a contribuit cu 32% mai mult la efectul de seră decât dioxidul de carbon eliberat din incinerarea gunoiului [17] [3] .